BR112020003840B1

BR112020003840B1 - Seal assembly and method for controlling the flow of a fluid through a seal assembly

Info

Publication number: BR112020003840B1
Application number: BR112020003840-7A
Authority: BR
Inventors: DoSeo Park; Zhi Yong He
Original assignee: Baker Hughes, A Ge Company, Llc
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2018-09-05
Publication date: 2024-04-16

Abstract

Trata-se de um conjunto de vedação que inclui um corpo de controle de fluxo e um dispositivo de vedação configurado para engatar o corpo de controle de fluxo para evitar o fluxo de fluidos através do conjunto de vedação. O dispositivo de vedação inclui um recurso de engate primário configurado para entrar em contato com o corpo de controle de fluxo mediante o engate do dispositivo de vedação com o corpo de controle de fluxo, sendo que o recurso de engate primário tem uma superfície frontal exposta ao fluido, e um recurso de engate secundário disposto atrás do recurso de engate primário em relação à superfície exposta, sendo que o recurso de engate primário e o recurso de engate secundário formam uma cavidade entre os mesmos, sendo a cavidade configurada de modo a criar uma queda de pressão em resposta a um vazamento do fluido através do recurso de engate primário.It is a seal assembly that includes a flow control body and a sealing device configured to engage the flow control body to prevent the flow of fluids through the seal assembly. The sealing device includes a primary engagement feature configured to contact the flow control body upon engagement of the sealing device with the flow control body, the primary engagement feature having a front surface exposed to the fluid, and a secondary engagement feature disposed behind the primary engagement feature relative to the exposed surface, the primary engagement feature and the secondary engagement feature forming a cavity therebetween, the cavity being configured to create a pressure drop in response to a fluid leak through the primary coupling feature.

Description

CROSS REFERENCE TO RELATED DEPOSIT ORDERS

[001] Este pedido reivindica o benefício do pedido US n° 15/696343, depositado em 6 de setembro de 2017, o qual está aqui integralmente incorporado por referência.[001] This application claims the benefit of US application No. 15/696343, filed on September 6, 2017, which is fully incorporated here by reference.

BACKGROUND

[002] No setor de energia, por exemplo na exploração de hidrocarbonetos e operações de recuperação, uma variedade de componentes e ferramentas são baixados em uma formação ou região que contenha recursos. Como tais componentes são frequentemente expostos a condições extremas de temperatura e pressão, bem como a vários fluidos e materiais que podem causar corrosão ou outros danos, é importante o uso de vedações fluidas que possam suportar tais condições. A falha de componentes de vedação pode causar danos significativos aos componentes, bem como comprometer a eficácia das operações.[002] In the energy sector, for example in hydrocarbon exploration and recovery operations, a variety of components and tools are downloaded into a formation or region that contains resources. Because such components are often exposed to extreme temperature and pressure conditions, as well as various fluids and materials that can cause corrosion or other damage, it is important to use fluid seals that can withstand such conditions. Failure of sealing components can cause significant damage to components as well as compromise the effectiveness of operations.

SUMMARY

[003] Uma modalidade de um conjunto de vedação inclui um corpo de controle de fluxo e um dispositivo de vedação configurado para engatar o corpo de controle de fluxo para evitar o fluxo de fluidos através do conjunto de vedação. O dispositivo de vedação inclui um recurso de engate primário configurado para entrar em contato com o corpo de controle de fluxo mediante o engate do dispositivo de vedação com o corpo de controle de fluxo, sendo que o recurso de engate primário tem uma superfície frontal exposta ao fluido, e um recurso de engate secundário disposto atrás do recurso de engate primário em relação à superfície exposta, sendo que o recurso de engate primário e o recurso de engate secundário formam uma cavidade entre os mesmos, sendo a cavidade configurada de modo a criar uma queda de pressão em resposta a um vazamento do fluido através do recurso de engate primário.[003] One embodiment of a seal assembly includes a flow control body and a sealing device configured to engage the flow control body to prevent the flow of fluids through the seal assembly. The sealing device includes a primary engagement feature configured to contact the flow control body upon engagement of the sealing device with the flow control body, the primary engagement feature having a front surface exposed to the fluid, and a secondary engagement feature disposed behind the primary engagement feature relative to the exposed surface, the primary engagement feature and the secondary engagement feature forming a cavity therebetween, the cavity being configured to create a pressure drop in response to a fluid leak through the primary coupling feature.

[004] Uma modalidade de um método para controlar o fluxo de um fluido através de um conjunto de vedação inclui engatar um corpo de controle de fluxo de um conjunto de vedação em um dispositivo de vedação do conjunto de vedação para evitar o fluxo de fluidos através do conjunto de vedação, sendo que o dispositivo de vedação inclui um recurso de engate primário configurado para entrar em contato com o corpo de controle de fluxo mediante o engate do dispositivo de vedação com o corpo de controle de fluxo, tendo o recurso de engate primário uma superfície frontal exposta ao fluido, sendo que o dispositivo de vedação inclui um recurso de engate secundário disposto atrás do recurso de engate primário em relação à superfície exposta, sendo que o recurso de engate primário e o recurso de engate secundário formam uma cavidade entre os mesmos. O método também inclui injetar um fluido em um componente e impedir o fluxo do fluido através do conjunto de vedação pelo recurso de engate primário, sendo que o fluido aplica uma pressão externa no recurso de engate primário e, com base em um vazamento do fluido através do recurso de engate primário para dentro da cavidade, causar uma redução da pressão do fluido na cavidade em relação à pressão externa.[004] One embodiment of a method for controlling the flow of a fluid through a seal assembly includes engaging a flow control body of a seal assembly to a sealing device of the seal assembly to prevent the flow of fluids through of the sealing assembly, the sealing device including a primary engagement feature configured to contact the flow control body upon engagement of the sealing device with the flow control body, the primary engagement feature having a front surface exposed to the fluid, the sealing device including a secondary engagement feature disposed behind the primary engagement feature relative to the exposed surface, the primary engagement feature and the secondary engagement feature forming a cavity between the same. The method also includes injecting a fluid into a component and preventing the flow of the fluid through the seal assembly by the primary engagement feature, wherein the fluid applies an external pressure to the primary engagement feature and, based on a leak of the fluid through of the primary engagement feature into the cavity, cause a reduction in the fluid pressure in the cavity relative to the external pressure.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[005] As descrições a seguir não devem ser consideradas limitativas em nenhum sentido. Com referência aos desenhos em anexo, elementos similares são numerados da mesma forma: A Figura 1 representa um conjunto de válvula que inclui uma modalidade de um conjunto de vedação; A Figura 2 é uma vista expandida do dispositivo de vedação da Figura 1; e A Figura 3 é um diagrama de fluxo que ilustra um método para formar e manter uma vedação fluida.[005] The following descriptions should not be considered limiting in any sense. With reference to the attached drawings, similar elements are numbered in the same way: Figure 1 represents a valve assembly including an embodiment of a seal assembly; Figure 2 is an expanded view of the sealing device of Figure 1; and Figure 3 is a flow diagram illustrating a method for forming and maintaining a fluid seal.

DETAILED DESCRIPTION

[006] A presente invenção apresenta uma descrição detalhada de uma ou mais modalidades do aparelho e método aqui revelados por meio de exemplificação, mas sem qualquer limitação com referência às figuras.[006] The present invention presents a detailed description of one or more embodiments of the apparatus and method disclosed herein by way of exemplification, but without any limitation with reference to the figures.

[007] São fornecidos dispositivos e métodos para a vedação de componentes, como componentes de sistemas do setor de energia. Uma modalidade de um conjunto de vedação inclui um corpo de controle de fluxo, como uma esfera ou dardo, que é configurado para engatar um dispositivo de vedação. O dispositivo de vedação tem uma pluralidade de recursos de engate fixados a, ou formados integralmente com, o corpo do dispositivo de vedação. A pluralidade de recursos de engate inclui um recurso de engate primário configurado para evitar o fluxo de fluidos através do conjunto de vedação e suportar pressão de fluido externa, e um ou mais recursos de engate secundários. O recurso de engate primário é separado de um dos recursos de engate secundários pela cavidade para dentro da qual o fluido pode fluir em caso de vazamento no recurso de engate primário. O fluido na cavidade tem uma pressão que é mais baixa do que a pressão externa do fluido, resultando em uma queda de pressão. A queda de pressão pode reduzir significativamente a taxa de vazamento ou evitar vazamentos adicionais em caso de falha do recurso de engate primário.[007] Devices and methods for sealing components, such as power sector system components, are provided. One embodiment of a seal assembly includes a flow control body, such as a ball or dart, that is configured to engage a sealing device. The sealing device has a plurality of engagement features attached to, or formed integrally with, the body of the sealing device. The plurality of engagement features includes a primary engagement feature configured to prevent fluid flow through the seal assembly and withstand external fluid pressure, and one or more secondary engagement features. The primary engagement feature is separated from one of the secondary engagement features by the cavity into which fluid can flow in the event of a leak in the primary engagement feature. The fluid in the cavity has a pressure that is lower than the pressure outside the fluid, resulting in a pressure drop. The pressure drop can significantly reduce the leak rate or prevent additional leaks if the primary coupling feature fails.

[008] A Figura 1 mostra aspectos de uma modalidade de um conjunto de vedação, que é incorporada a um conjunto da válvula de injeção. O conjunto de válvula de injeção pode ser incorporado em qualquer dispositivo ou sistema de controle de fluxo adequado, como um sistema de injeção de produtos químicos. O sistema de injeção de produtos químicos pode ser parte de um sistema para recuperar um recurso alvo, como hidrocarbonetos em uma formação subterrânea e/ou submarina. Por exemplo, o conjunto de vedação pode ser parte de um sistema de injeção de produtos químicos disposto com uma coluna de poço, como uma coluna de perfuração ou tubulação de produção configurada para ser disposta em uma formação contendo hidrocarboneto. A injeção de produtos químicos é frequentemente usada no fundo de poço para injetar produtos químicos para finalidades como dissolver materiais indesejados (por exemplo, incrustantes, hidratos, parafina e outros sólidos indesejáveis) que podem se acumular nas estruturas do fundo de poço.[008] Figure 1 shows aspects of an embodiment of a seal assembly, which is incorporated into an injection valve assembly. The injection valve assembly may be incorporated into any suitable flow control device or system, such as a chemical injection system. The chemical injection system may be part of a system to recover a target resource such as hydrocarbons in an underground and/or subsea formation. For example, the seal assembly may be part of a chemical injection system arranged with a well string, such as a drill string or production piping configured to be disposed in a hydrocarbon-bearing formation. Chemical injection is often used downhole to inject chemicals for purposes such as dissolving unwanted materials (e.g., scale, hydrates, paraffin, and other undesirable solids) that can accumulate in downhole structures.

[009] Observa-se que, embora as modalidades sejam descritas em conjunto com um sistema de injeção de produtos químicos, elas não estão limitadas a essa aplicação. O dispositivo de vedação aqui descrito pode ser aplicável a qualquer sistema de superfície ou fundo de poço para o qual a vedação fluida seja desejada.[009] It is noted that, although the modalities are described in conjunction with a chemical injection system, they are not limited to this application. The sealing device described herein can be applicable to any surface or downhole system for which fluid sealing is desired.

[0010] Na modalidade da Figura 1, o conjunto de vedação é parte de um sistema de injeção de fluido 10, que inclui um conjunto de válvula em comunicação fluida com uma linha de injeção 12, através da qual produtos químicos ou outro fluido 14 podem ser injetados em uma região de poço, formação ou componente de fundo de poço. O dispositivo de vedação nessa modalidade é um encaixe de válvula 16 ao qual um corpo de controle de fluxo, como uma esfera 18, pode ser engatado para evitar o fluxo de fluidos através do conjunto de válvula.[0010] In the embodiment of Figure 1, the seal assembly is part of a fluid injection system 10, which includes a valve assembly in fluid communication with an injection line 12, through which chemicals or other fluid 14 can be injected into a well region, formation or downhole component. The sealing device in this embodiment is a valve fitting 16 to which a flow control body, such as a ball 18, can be engaged to prevent the flow of fluids through the valve assembly.

[0011] O encaixe de válvula 16 é moldado para se conformar ao formato da esfera 18 e formar uma vedação quando a esfera 18 estiver assentada no encaixe de válvula 16. Por exemplo, o encaixe de válvula 16 é um corpo cilíndrico que forma uma abertura no centro do corpo cilíndrico. O centro tem um formato circular e um diâmetro que é selecionado de modo que a esfera 18 assente no encaixe de válvula 16 e não possa se mover radialmente.[0011] The valve socket 16 is molded to conform to the shape of the ball 18 and form a seal when the ball 18 is seated in the valve socket 16. For example, the valve socket 16 is a cylindrical body that forms an opening in the center of the cylindrical body. The center has a circular shape and a diameter that is selected so that the ball 18 sits in the valve socket 16 and cannot move radially.

[0012] O conjunto de válvula inclui também um dardo 20 ou outro componente que tem um conduto de fluido 22 para dentro do qual o fluido da linha de injeção 12 flui quando o conjunto de válvula está aberto. Nessa modalidade, o dardo 20 é tensionado em uma direção longitudinal (ou seja, uma direção paralela a um eixo geométrico longitudinal do conjunto de válvula) por meio de uma mola 24 para exercer uma força suficiente para manter o conjunto de válvula fechado quando a pressão do fluido na linha de injeção 12 (também chamada de pressão externa) for menor do que um valor, limiar ou intervalo, selecionado. Dessa forma, essa modalidade representa um dispositivo de controle de fluxo que pode ser aberto mediante o aumento da pressão externa até que a pressão externa exceda a força de tensionamento. O conjunto de válvula pode também ser um dispositivo de controle de fluxo ativo que é acionado (por exemplo, mecanicamente, eletricamente ou hidraulicamente) para abrir o conjunto de válvula.[0012] The valve assembly also includes a dart 20 or other component that has a fluid conduit 22 into which fluid from the injection line 12 flows when the valve assembly is open. In this embodiment, the dart 20 is tensioned in a longitudinal direction (i.e., a direction parallel to a longitudinal geometric axis of the valve assembly) by means of a spring 24 to exert a force sufficient to keep the valve assembly closed when pressure of fluid in injection line 12 (also called external pressure) is less than a selected value, threshold or range. Thus, this embodiment represents a flow control device that can be opened by increasing external pressure until the external pressure exceeds the tensioning force. The valve assembly may also be an active flow control device that is actuated (e.g., mechanically, electrically, or hydraulically) to open the valve assembly.

[0013] Quando o conjunto de válvula é aberto, a pressão externa empurra a esfera 18 e o dardo 20 longitudinalmente na direção oposta ao encaixe de válvula 16. As portas 26 são então abertas para o fluxo de fluido e permitem que o fluido 14 entre no conduto de fluido 22 e seja aplicado a um local ou componente selecionado.[0013] When the valve assembly is opened, external pressure pushes the ball 18 and dart 20 longitudinally in the opposite direction to the valve fitting 16. Ports 26 are then opened to fluid flow and allow fluid 14 to enter in the fluid conduit 22 and is applied to a selected location or component.

[0014] Em uma modalidade, o encaixe de válvula 16 (ou outro dispositivo de vedação) inclui uma pluralidade de recursos de engate configurados para impedir ou reduzir o fluxo de fluido através do conjunto de válvula. Os recursos de engate incluem um recurso de engate primário 30 que entra em contato com a esfera 18 e impede o fluxo de fluido para dentro do dardo 20 ou outro conduto. O recurso de engate primário 30 pode servir, exclusivamente ou com outros recursos de engate, como um batente mecânico para a esfera 18. O recurso de engate primário 30 entra em contato com uma superfície da esfera 16 e tem uma superfície frontal que é exposta à pressão do fluido na linha de injeção 12. Se a pressão do fluido for menor do que uma quantidade limite (por exemplo, em um sistema de válvula passivo), o recurso de engate primário 30 impede o fluxo de fluido.[0014] In one embodiment, the valve fitting 16 (or other sealing device) includes a plurality of engagement features configured to impede or reduce the flow of fluid through the valve assembly. The engagement features include a primary engagement feature 30 that contacts the ball 18 and prevents the flow of fluid into the dart 20 or other conduit. The primary engagement feature 30 may serve, exclusively or with other engagement features, as a mechanical stop for the ball 18. The primary engagement feature 30 contacts a surface of the ball 16 and has a front surface that is exposed to the fluid pressure in injection line 12. If the fluid pressure is less than a threshold amount (e.g., in a passive valve system), the primary engagement feature 30 prevents fluid flow.

[0015] A pluralidade de recursos de engate inclui também ao menos um recurso de engate secundário 32 disposto atrás do recurso de engate primário, ou seja, disposto em oposição à superfície frontal. O recurso de engate secundário 32 é separado do recurso de engate primário 30 por uma primeira cavidade 34. Quando o encaixe de válvula 16 é engatado com a esfera 18, a primeira cavidade é delimitada pelo recurso de engate primário 30, o recurso de engate secundário 32 e uma superfície da esfera 18.[0015] The plurality of engagement features also includes at least one secondary engagement feature 32 disposed behind the primary engagement feature, that is, disposed opposite the front surface. The secondary engagement feature 32 is separated from the primary engagement feature 30 by a first cavity 34. When the valve fitting 16 is engaged with the ball 18, the first cavity is bounded by the primary engagement feature 30, the secondary engagement feature 32 and a sphere surface 18.

[0016] Em uma modalidade, o corpo do encaixe de válvula inclui três ou mais recursos de engate que formam respectivas cavidades quando o encaixe de válvula engata a esfera 18. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 1, o encaixe de válvula 16 inclui o recurso de engate primário 30 e uma pluralidade de recursos de engate secundários sucessivos 32, cada um dos quais definindo uma respectiva cavidade 34.[0016] In one embodiment, the valve fitting body includes three or more engagement features that form respective cavities when the valve fitting engages the ball 18. For example, as shown in Figure 1, the valve fitting 16 includes the primary engagement feature 30 and a plurality of successive secondary engagement features 32, each of which defines a respective cavity 34.

[0017] Se houver um vazamento no recurso de engate primário 30, o fluido flui para dentro da primeira cavidade 34 e o fluido na primeira cavidade 34 tem uma pressão mais baixa (pelo menos por um período de tempo inicial após a ocorrência do vazamento). Essa redução de pressão entre o fluido na linha de fluxo e o fluido na primeira cavidade 34 é chamada neste documento como uma "queda de pressão".[0017] If there is a leak in the primary coupling feature 30, fluid flows into the first cavity 34 and the fluid in the first cavity 34 has a lower pressure (at least for an initial period of time after the leak occurs). . This reduction in pressure between the fluid in the flow line and the fluid in the first cavity 34 is referred to herein as a "pressure drop."

[0018] O primeiro e o segundo recursos de engate podem ser protuberâncias do corpo do encaixe de válvula, como dentes ou corrugações, e formar a primeira cavidade 34 como uma reentrância entre as protuberâncias. Na modalidade da Figura 1, as protuberâncias se estendem circunferencialmente e formam cavidades circunferenciais.[0018] The first and second engagement features may be protrusions of the valve fitting body, such as teeth or corrugations, and form the first cavity 34 as a recess between the protrusions. In the embodiment of Figure 1, the protrusions extend circumferentially and form circumferential cavities.

[0019] A pluralidade de recursos de engate é configurada de modo que uma trajetória formada pelos recursos de engate se conforme ao menos substancialmente a um formato de uma superfície do corpo de controle de fluxo. Por exemplo, os recursos de engate 30 e 32 estão localizados no corpo do encaixe de válvula de modo que cada recurso de engate entre em contato com uma superfície da esfera 18 quando engatado.[0019] The plurality of engagement features is configured such that a trajectory formed by the engagement features conforms at least substantially to a shape of a surface of the flow control body. For example, engagement features 30 and 32 are located in the valve fitting body so that each engagement feature contacts a surface of ball 18 when engaged.

[0020] Em outro exemplo, os recursos de engate são configurados de modo que quando o recurso de engate primário 30 está em contato com a esfera e mantém uma vedação, exista um vão entre um ou mais dos sucessivos recursos de engate secundários 32. Por exemplo, os recursos de engate secundários 32 têm dimensões que resultam em um vão com uma espessura de cerca de 0,005 polegada. Todos os recursos de engate secundários 32 podem ter o mesmo vão, recursos de engate secundários 32 diferentes podem ter vãos de diferentes tamanhos, ou alguns podem estar em contato enquanto outros têm vãos. Além disso, um ou mais dentre os vãos podem ser selecionados de modo que a deformação do recurso de engate primário 30 faça com que um recurso de engate secundário 32 se mova para ficar mais perto e/ou estar em contato com a esfera 18.[0020] In another example, the engagement features are configured so that when the primary engagement feature 30 is in contact with the ball and maintains a seal, there is a gap between one or more of the successive secondary engagement features 32. For For example, the secondary engagement features 32 have dimensions that result in a gap having a thickness of about 0.005 inch. All secondary engagement features 32 may have the same gap, different secondary engagement features 32 may have gaps of different sizes, or some may be in contact while others have gaps. Furthermore, one or more of the gaps may be selected so that deformation of the primary engagement feature 30 causes a secondary engagement feature 32 to move closer to and/or be in contact with the ball 18.

[0021] A Figura 2 ilustra o fluxo de fluidos através das cavidades entre o encaixe de válvula 16 e a esfera 18 em caso de falha do recurso de engate primário 30. Conforme mostrado, o fluido 14 flui para dentro da primeira cavidade 34 através de uma abertura restrita (causada, por exemplo, por dano ou corrosão) entre o recurso de engate primário 30 e a esfera 18, e aumenta a velocidade com uma queda associada da pressão à medida que o fluido flui para dentro da primeira cavidade 34. Se houver vazamento do próximo recurso de engate secundário ou um vão pré-concebido, o fluido flui para dentro da cavidade seguinte com outra queda de pressão. Desta forma, se houver uma falha do recurso de engate primário 30, vazamentos adicionais podem ser evitados ou pelo menos a taxa de vazamento pode ser reduzida em comparação a uma vedação que não tenha a cavidade ou as cavidades.[0021] Figure 2 illustrates the flow of fluids through the cavities between the valve fitting 16 and the ball 18 in the event of failure of the primary engagement feature 30. As shown, fluid 14 flows into the first cavity 34 through a restricted opening (caused, for example, by damage or corrosion) between the primary engagement feature 30 and the ball 18, and increases in velocity with an associated drop in pressure as fluid flows into the first cavity 34. If If the next secondary coupling feature or a pre-designed gap leaks, fluid flows into the next cavity with another pressure drop. In this way, if there is a failure of the primary engagement feature 30, additional leaks can be prevented or at least the leak rate can be reduced compared to a seal that does not have the cavity or cavities.

[0022] Embora cada cavidade 34 seja mostrada na Figura 2 com pelo menos aproximadamente o mesmo tamanho, o conjunto de vedação não tem essa limitação. As cavidades 34 podem ter tamanhos ou volumes iguais ou diferentes. Por exemplo, as cavidades 34 podem ser formadas para ter volumes sucessivamente maiores.[0022] Although each cavity 34 is shown in Figure 2 to be at least approximately the same size, the seal assembly does not have this limitation. The cavities 34 may have the same or different sizes or volumes. For example, cavities 34 may be formed to have successively larger volumes.

[0023] Em uma modalidade, o recurso de engate primário 30 é projetado para ser capaz de suportar uma tensão de contato mais alta do que um ou mais dos recursos de engate secundários 32. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 2, o recurso de engate primário 30 tem uma espessura e/ou área de contato maior do que os recursos de engate secundários 32.[0023] In one embodiment, the primary engagement feature 30 is designed to be capable of withstanding a higher contact voltage than one or more of the secondary engagement features 32. For example, as shown in Figure 2, the primary engagement 30 has a greater thickness and/or contact area than the secondary engagement features 32.

[0024] Os recursos de engate podem ser produzidos a partir de um único material ou de um único tipo de material. Por exemplo, o corpo do encaixe de válvula e os recursos de engate são produzidos a partir de um metal (por exemplo, alumínio ou aço) ou liga metálica. Em uma modalidade, os recursos de engate são produzidos a partir de um material diferente do resto do corpo do encaixe de válvula, ou os recursos de engate em si podem ser produzidos a partir de múltiplos materiais.[0024] Coupling features can be produced from a single material or a single type of material. For example, the valve fitting body and engagement features are produced from a metal (e.g., aluminum or steel) or metal alloy. In one embodiment, the engagement features are produced from a different material than the rest of the valve fitting body, or the engagement features themselves may be produced from multiple materials.

[0025] Por exemplo, o recurso de engate primário 30 pode ser um recurso metálico tendo um revestimento polimérico ou termoplástico, o qual pode ter qualquer espessura desejada. O recurso de engate secundário 32 pode ser configurado para ter um vão entre o recurso de engate secundário 32 e a esfera 18 quando o recurso de engate primário revestido 30 entra em contato com ou engata a esfera 18. A espessura do revestimento pode ser substancialmente igual, ou similar, à espessura do vão, de modo que, se o revestimento for removido devido a, por exemplo, desgaste ou dano, o vão é reduzido ou eliminado e o recurso de engate secundário 32 entra em contato com a esfera 18.[0025] For example, the primary engagement feature 30 may be a metallic feature having a polymeric or thermoplastic coating, which may be of any desired thickness. The secondary engagement feature 32 may be configured to have a gap between the secondary engagement feature 32 and the ball 18 when the coated primary engagement feature 30 contacts or engages the ball 18. The coating thickness may be substantially the same. , or similar, to the thickness of the gap, so that if the coating is removed due to, for example, wear or damage, the gap is reduced or eliminated and the secondary engagement feature 32 comes into contact with the ball 18.

[0026] Em uma modalidade, o conjunto de vedação é configurado como parte de um sistema de injeção de produtos químicos para uso com um ou mais componentes de fundo de poço, como uma coluna de perfuração, tubulação de produção, ferramentas de fundo de poço e outros. Por exemplo, o conjunto de válvula é uma válvula de injeção de produtos químicos disposta na parede de um tubo como uma coluna de perfuração ou tubulação de produção.[0026] In one embodiment, the seal assembly is configured as part of a chemical injection system for use with one or more downhole components, such as a drill string, production tubing, downhole tools. and others. For example, the valve assembly is a chemical injection valve arranged in the wall of a pipe such as a drill string or production pipeline.

[0027] A Figura 3 ilustra um método 40 para controlar o fluxo de fluido por um conjunto de válvula e um conjunto de vedação. O método 40 inclui um ou mais estágios 41 a 43. Embora o método 40 seja descrito em conjunto com o sistema de injeção de fluido 10, o método 40 pode ser usado em conjunto com qualquer dispositivo ou sistema (configurado para uso no fundo de poço ou superfície) que use um conjunto de vedação fluida.[0027] Figure 3 illustrates a method 40 for controlling fluid flow through a valve assembly and a seal assembly. Method 40 includes one or more stages 41 to 43. Although method 40 is described in conjunction with fluid injection system 10, method 40 may be used in conjunction with any device or system (configured for use downhole or surface) that uses a fluid seal assembly.

[0028] No primeiro estágio 41, um conjunto de válvula é instalado em um local selecionado para uso como parte de um sistema de injeção de fluido. Por exemplo, o conjunto de válvula é implantado em um componente de fundo do poço (por exemplo, na parede de um tubo ou fixado ao tubo).[0028] In the first stage 41, a valve assembly is installed at a selected location for use as part of a fluid injection system. For example, the valve assembly is implanted in a downhole component (e.g., in the wall of a pipe or attached to the pipe).

[0029] No segundo estágio 42, um corpo de controle de fluxo é engatado com um dispositivo de vedação para evitar o fluxo de fluido através do conjunto de válvula. Por exemplo, a esfera 18 é assentada contra o encaixe de válvula 16 e mantida contra o encaixe de válvula por um dispositivo de tensionamento, como o dardo 20. O fluido pode então ser injetado na linha de injeção 12.[0029] In second stage 42, a flow control body is engaged with a sealing device to prevent fluid flow through the valve assembly. For example, ball 18 is seated against valve seat 16 and held against valve seat by a tensioning device such as dart 20. Fluid can then be injected into injection line 12.

[0030] No terceiro estágio 43, o conjunto de válvula pode ser atuado para permitir o fluxo de fluido através do mesmo e aplicar o fluido a um local ou componente desejado. Por exemplo, a pressão do fluido 14 na linha de injeção 12 é aumentada para exercer uma força contra a esfera 18 maior do que a força de tensionamento da mola 24.[0030] In the third stage 43, the valve assembly can be actuated to allow fluid flow therethrough and apply the fluid to a desired location or component. For example, the pressure of the fluid 14 in the injection line 12 is increased to exert a force against the ball 18 greater than the tension force of the spring 24.

[0031] No quarto estágio 44, em caso de vazamento, o fluido flui através de uma passagem restrita em um recurso de engate primário para dentro de uma cavidade formada pelo recurso de engate primário e um recurso de engate secundário. Um vazamento pode ocorrer devido a várias condições, como danos mecânicos à esfera 18 ou ao encaixe de válvula 16, ou corrosão. Por exemplo, em uma aplicação de injeção de produtos químicos onde alta pressão de craqueamento e altas temperaturas são enfrentadas, materiais metálicos e outros materiais de vedação podem vazar devido a danos microscópicos das superfícies de vedação. Conforme discutido acima, o fluxo do fluido em uma ou mais cavidades sucessivas resulta em uma queda de pressão que auxilia na redução da taxa de vazamento e/ou permite que recursos de engate secundários evitem vazamentos adicionais.[0031] In the fourth stage 44, in the event of a leak, fluid flows through a restricted passage in a primary engagement feature into a cavity formed by the primary engagement feature and a secondary engagement feature. A leak can occur due to several conditions, such as mechanical damage to ball 18 or valve fitting 16, or corrosion. For example, in a chemical injection application where high cracking pressure and high temperatures are faced, metallic and other sealing materials may leak due to microscopic damage to the sealing surfaces. As discussed above, the flow of fluid into one or more successive cavities results in a pressure drop that assists in reducing the leak rate and/or allows secondary coupling features to prevent additional leaks.

[0032] Serão apresentadas a seguir algumas modalidades referentes à revelação supracitada: Modalidade 1: Um conjunto de vedação incluindo um corpo de controle de fluxo e um dispositivo de vedação configurado para engatar o corpo de controle de fluxo para evitar o fluxo de fluido através do conjunto de vedação, sendo que o dispositivo de vedação inclui um recurso de engate primário configurado para entrar em contato com o corpo de controle de fluxo mediante o engate do dispositivo de vedação com o corpo de controle de fluxo, sendo que o recurso de engate primário tem uma superfície frontal exposta ao fluido, e um recurso de engate secundário disposto atrás do recurso de engate primário em relação à superfície exposta, sendo que o recurso de engate primário e o recurso de engate secundário formam uma cavidade entre os mesmos, sendo a cavidade configurada de modo a criar uma queda de pressão em resposta a um vazamento do fluido através do recurso de engate primário. Modalidade 2: O conjunto de vedação como em qualquer modalidade anterior, sendo que o recurso de engate primário e o recurso de engate secundário entram em contato com o corpo mediante o engate do dispositivo de vedação com o corpo de controle de fluxo. Modalidade 3: O conjunto de vedação como em qualquer modalidade anterior, sendo que o recurso de engate secundário forma um vão entre o recurso de engate secundário mediante o engate do dispositivo de vedação com o corpo de controle de fluxo. Modalidade 4: O conjunto de vedação como em qualquer modalidade anterior, sendo que o vão tem uma espessura selecionada de modo que o recurso de engate secundário entre em contato com o corpo em resposta a uma deformação do recurso de engate primário. Modalidade 5: O conjunto de vedação como em qualquer modalidade anterior, sendo que o recurso de engate primário inclui um revestimento configurado para entrar em contato com o corpo de controle de fluxo e mediante o engate do dispositivo de vedação com o corpo de controle de fluxo, e o vão tem uma espessura selecionada de modo que o recurso de engate secundário entra em contato com o corpo em resposta à remoção do revestimento. Modalidade 6: O conjunto de vedação como em qualquer modalidade anterior, compreendendo adicionalmente um terceiro recurso de engate disposto atrás do segundo recurso de engate, sendo que o terceiro recurso de engate forma uma segunda cavidade. Modalidade 7: O conjunto de vedação como em qualquer modalidade anterior, sendo que a primeira cavidade e a segunda cavidade têm volumes diferentes. Modalidade 8: O conjunto de vedação como em qualquer modalidade anterior, sendo que o recurso de engate primário é configurado para suportar uma tensão de contato mais alta do que o recurso de engate secundário. Modalidade 9: O conjunto de vedação como em qualquer modalidade anterior, sendo que o dispositivo de vedação e o corpo de controle de fluxo formam pelo menos parte de uma válvula de injeção de fluido. Modalidade 10: O conjunto de vedação como em qualquer modalidade anterior, sendo que o recurso de engate primário é configurado como um encaixe que fornece um batente mecânico para o corpo de controle de fluxo. Modalidade 11: Um método para controlar o fluxo de um fluido através de um conjunto de vedação, sendo que o método inclui engatar um corpo de controle de fluxo de um conjunto de vedação com um dispositivo de vedação do conjunto de vedação para evitar o fluxo de fluidos através do conjunto de vedação, sendo que o dispositivo de vedação inclui um recurso de engate primário configurado para entrar em contato com o corpo de controle de fluxo mediante o engate do dispositivo de vedação com o corpo de controle de fluxo, tendo o recurso de engate primário uma superfície frontal exposta ao fluido, sendo que o dispositivo de vedação inclui um recurso de engate secundário disposto atrás do recurso de engate primário em relação à superfície exposta, sendo que o recurso de engate primário e o recurso de engate secundário formam uma cavidade entre os mesmos, injetar um fluido em um componente e impedir o fluxo do fluido através do conjunto de vedação pelo recurso de engate primário, sendo que o fluido aplica uma pressão externa ao recurso de engate primário e, com base em um vazamento do fluido através do recurso de engate primário para dentro da cavidade, causar uma redução da pressão do fluido na cavidade em relação à pressão externa. Modalidade 12: O método como em qualquer modalidade anterior, sendo que o engate do corpo de controle de fluxo com o dispositivo de vedação inclui colocar o recurso de engate primário e o recurso de engate secundário em contato com o corpo de controle de fluxo. Modalidade 13: O método como em qualquer modalidade anterior, sendo que o recurso de engate secundário forma um vão entre o recurso de engate secundário mediante o engate do dispositivo de vedação com o corpo de controle de fluxo. Modalidade 14: O método como em qualquer modalidade anterior, sendo que o vão tem uma espessura selecionada de modo que o recurso de engate secundário entre em contato com o corpo em resposta a uma deformação do recurso de engate primário. Modalidade 15: O método como em qualquer modalidade anterior, sendo que o recurso de engate primário inclui um revestimento configurado para entrar em contato com o corpo de controle de fluxo e mediante o engate do dispositivo de vedação com o corpo de controle de fluxo, e o vão tem uma espessura selecionada de modo que o recurso de engate secundário entre em contato com o corpo em resposta à remoção do revestimento. Modalidade 16: O método como em qualquer modalidade anterior, sendo que o dispositivo de vedação inclui adicionalmente um terceiro recurso de engate disposto atrás do segundo recurso de engate, sendo que o terceiro recurso de engate forma uma segunda cavidade. Modalidade 17: O método como em qualquer modalidade anterior, sendo que a primeira cavidade e a segunda cavidade têm volumes diferentes. Modalidade 18: O método como em qualquer modalidade anterior, sendo que o recurso de engate primário é configurado para suportar uma tensão de contato mais alta do que o recurso de engate secundário. Modalidade 19: O método como em qualquer modalidade anterior, sendo que o dispositivo de vedação e o corpo de controle de fluxo formam pelo menos parte de uma válvula de injeção de fluido. Modalidade 20: O método como em qualquer modalidade anterior sendo que o recurso de engate primário é configurado como um encaixe que fornece um batente mecânico para o corpo de controle de fluxo.[0032] Some embodiments relating to the aforementioned disclosure will be presented below: Embodiment 1: A seal assembly including a flow control body and a sealing device configured to engage the flow control body to prevent the flow of fluid through the sealing assembly, wherein the sealing device includes a primary engagement feature configured to contact the flow control body upon engagement of the sealing device with the flow control body, the primary engagement feature being has a front surface exposed to the fluid, and a secondary engagement feature disposed behind the primary engagement feature relative to the exposed surface, the primary engagement feature and the secondary engagement feature forming a cavity therebetween, the cavity being configured to create a pressure drop in response to a fluid leak through the primary coupling feature. Embodiment 2: The seal assembly as in any previous embodiment, with the primary engagement feature and the secondary engagement feature contacting the body upon engagement of the sealing device with the flow control body. Embodiment 3: The seal assembly as in any previous embodiment, with the secondary engagement feature forming a gap between the secondary engagement feature upon engagement of the sealing device with the flow control body. Embodiment 4: The seal assembly as in any previous embodiment, with the gap having a thickness selected so that the secondary engagement feature comes into contact with the body in response to a deformation of the primary engagement feature. Embodiment 5: The seal assembly as in any prior embodiment, with the primary engagement feature including a liner configured to contact the flow control body and upon engagement of the sealing device with the flow control body , and the gap has a selected thickness such that the secondary engagement feature contacts the body in response to the removal of the liner. Embodiment 6: The sealing assembly as in any previous embodiment, further comprising a third engagement feature disposed behind the second engagement feature, the third engagement feature forming a second cavity. Modality 7: The sealing assembly as in any previous embodiment, with the first cavity and the second cavity having different volumes. Embodiment 8: The seal assembly as in any previous embodiment, with the primary engagement feature being configured to withstand a higher contact voltage than the secondary engagement feature. Embodiment 9: The seal assembly as in any previous embodiment, with the sealing device and the flow control body forming at least part of a fluid injection valve. Embodiment 10: The seal assembly as in any previous embodiment, with the primary engagement feature being configured as a fitting that provides a mechanical stop for the flow control body. Embodiment 11: A method for controlling the flow of a fluid through a seal assembly, the method including engaging a flow control body of a seal assembly with a sealing device of the seal assembly to prevent the flow of fluids through the seal assembly, the sealing device including a primary engagement feature configured to contact the flow control body upon engagement of the sealing device with the flow control body, having the feature of primary engagement means a front surface exposed to the fluid, wherein the sealing device includes a secondary engagement feature disposed behind the primary engagement feature relative to the exposed surface, wherein the primary engagement feature and the secondary engagement feature form a cavity between them, inject a fluid into a component and prevent the flow of the fluid through the seal assembly by the primary engagement feature, wherein the fluid applies an external pressure to the primary engagement feature and, based on a leak of the fluid through of the primary engagement feature into the cavity, cause a reduction in the fluid pressure in the cavity relative to the external pressure. Embodiment 12: The method as in any previous embodiment, wherein engaging the flow control body with the sealing device includes placing the primary engagement feature and the secondary engagement feature in contact with the flow control body. Embodiment 13: The method as in any previous embodiment, with the secondary engagement feature forming a gap between the secondary engagement feature upon engagement of the sealing device with the flow control body. Embodiment 14: The method as in any previous embodiment, with the gap having a thickness selected so that the secondary engagement feature comes into contact with the body in response to a deformation of the primary engagement feature. Embodiment 15: The method as in any prior embodiment, wherein the primary engagement feature includes a liner configured to contact the flow control body and upon engagement of the sealing device with the flow control body, and the gap has a thickness selected so that the secondary engagement feature contacts the body in response to the removal of the liner. Embodiment 16: The method as in any previous embodiment, wherein the sealing device additionally includes a third engagement feature disposed behind the second engagement feature, the third engagement feature forming a second cavity. Modality 17: The method as in any previous modality, with the first cavity and the second cavity having different volumes. Embodiment 18: The method as in any previous embodiment, with the primary engagement feature being configured to withstand a higher contact voltage than the secondary engagement feature. Embodiment 19: The method as in any previous embodiment, with the sealing device and the flow control body forming at least part of a fluid injection valve. Embodiment 20: The method as in any previous embodiment being that the primary engagement feature is configured as a fitting that provides a mechanical stop for the flow control body.

[0033] O uso dos termos "um", "uma", "o" e "a" e referências similares no contexto de descrever a invenção (especialmente no contexto das reivindicações a seguir), deve ser interpretado como abrangendo tanto o singular quanto o plural, exceto onde indicado em contrário na presente invenção ou claramente contradito pelo contexto. Adicionalmente, deve ser observado adicionalmente que os termos "primeiro", "segundo" e similares na presente invenção não denotam qualquer ordem, quantidade ou importância, sendo ao invés disso usados para distinguir um elemento de outro. O modificador "cerca de" usado em conexão com uma quantidade é inclusivo do valor declarado e tem o significado ditado pelo contexto (por exemplo, inclui o grau de erro associado à medição da quantidade específica).[0033] The use of the terms "a", "a", "the" and "a" and similar references in the context of describing the invention (especially in the context of the following claims), should be interpreted as encompassing both the singular and the plural, except where otherwise indicated in the present invention or clearly contradicted by the context. Additionally, it should be further noted that the terms "first", "second" and the like in the present invention do not denote any order, quantity or importance, but are instead used to distinguish one element from another. The modifier "about" used in connection with a quantity is inclusive of the stated value and has the meaning dictated by the context (e.g., it includes the degree of error associated with the measurement of the specific quantity).

[0034] Os ensinamentos da presente revelação podem ser usados em uma variedade de operações de poços. Essas operações podem envolver o uso de um ou mais agentes de tratamento para tratar uma formação, os fluidos residentes em uma formação, um poço e/ou equipamentos no poço, como uma tubulação de produção. Os agentes de tratamento podem estar sob a forma de líquidos, gases, sólidos, semissólidos e misturas dos mesmos. Os agentes de tratamento ilustrativos incluem, mas não se limitam a, fluidos de fraturamento, ácidos, vapor d’água, água, salmoura, agentes anticorrosão, cimento, modificadores de permeabilidade, lamas de perfuração, emulsificantes, desemulsificantes, sinalizadores, melhoradores de fluxo etc. As operações de poços ilustrativas incluem, mas não se limitam a, fraturamento hidráulico, estimulação, injeção de sinalizador, limpeza, acidificação, injeção de vapor d’água, injeção de água, cimentação etc. [0035] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a uma modalidade ou modalidades exemplificadoras, será entendido pelos versados na técnica que várias alterações podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos das mesmas sem se afastar do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material em particular aos ensinamentos da invenção sem se afastar do escopo essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não se limite à modalidade específica apresentada como o melhor modo contemplado para realizar a presente invenção, mas que a invenção incluirá todas as modalidades que se enquadrem no escopo das reivindicações. Além disso, nos desenhos e na descrição, há modalidades exemplificadoras reveladas da invenção e, embora termos específicos possam ter sido empregados, eles são usados, exceto onde especificado em contrário, apenas em um sentido genérico e descritivo e não para propósitos de limitação, sendo, portanto, o escopo da invenção não limitado a isso.[0034] The teachings of the present disclosure can be used in a variety of well operations. These operations may involve the use of one or more treatment agents to treat a formation, the fluids residing in a formation, a well, and/or in-well equipment such as production piping. Treatment agents may be in the form of liquids, gases, solids, semisolids and mixtures thereof. Illustrative treating agents include, but are not limited to, fracturing fluids, acids, steam, water, brine, anti-corrosion agents, cement, permeability modifiers, drilling muds, emulsifiers, demulsifiers, flares, flow improvers etc. Illustrative well operations include, but are not limited to, hydraulic fracturing, stimulation, flare injection, cleaning, acidification, water vapor injection, water injection, cementing, etc. [0035] Although the invention has been described with reference to an exemplary embodiment or embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes can be made and equivalents can be substituted for elements thereof without departing from the scope of the invention. Furthermore, many modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention without departing from the essential scope thereof. Therefore, it is intended that the invention will not be limited to the specific embodiment presented as the best contemplated mode of carrying out the present invention, but that the invention will include all embodiments that fall within the scope of the claims. Furthermore, in the drawings and description, there are disclosed exemplary embodiments of the invention and, although specific terms may have been employed, they are used, except where otherwise specified, only in a generic and descriptive sense and not for limiting purposes, being , therefore, the scope of the invention is not limited to this.

Claims

1. Sealing assembly, characterized by the fact that it comprises: a flow control body (18); and a sealing device (16) configured to engage the flow control body (18) to prevent fluid flow through the seal assembly, the sealing device (16) including: a primary engagement feature (30 ) configured to contact the flow control body (18) by engaging the sealing device (16) with the flow control body (18), the primary engagement feature (30) having a front surface exposed to fluid (14); and a secondary engagement feature (32) disposed behind the primary engagement feature (30) relative to the exposed surface, wherein the primary engagement feature (30) and the secondary engagement feature (32) form a cavity (34) between them, the cavity (34) being configured to create a pressure drop in response to a leak of fluid (14) through the primary coupling feature; and a third engagement feature (32) disposed behind the secondary engagement feature (32), the third engagement feature (32) forming a second cavity (34) between the secondary engagement feature (32) and the third feature of engagement (32) successively to the first cavity (34), the secondary engagement feature (32) forming a gap between the secondary engagement feature (32) and the flow control body (18) when the sealing device (16 ) is fully engaged with the flow control body (18).

2. Sealing assembly according to claim 1, characterized in that the primary engagement feature (30) and the secondary engagement feature (32) come into contact with the flow control body (18) through the engagement of the sealing device with the flow control body (18).

3. Sealing assembly according to claim 1, characterized in that the first cavity (34) and the second cavity (34) have different volumes.

4. Seal assembly according to claim 1, characterized by the fact that the gap has a thickness selected so that the secondary engagement feature (32) comes into contact with the body (18) in response to a deformation of the primary engagement feature (30).

5. Seal assembly according to claim 4, characterized in that the primary engagement feature (30) includes a liner configured to contact the flow control body (18) and upon engagement of the device of sealing (16) with the flow control body (18), and the gap will have a thickness selected so that the secondary engagement feature (32) contacts the body (18) in response to the removal of the liner.

6. Sealing assembly according to claim 3, characterized in that the first cavity (34) and the second cavity (34) are successive cavities with successively larger volumes.

7. The sealing assembly of claim 1, wherein the primary engagement feature (30) is configured to withstand a higher contact voltage than the secondary engagement feature (32).

8. Sealing assembly according to claim 1, characterized in that the sealing device and the flow control body (18) form at least part of a fluid injection valve (14).

9. Seal assembly according to claim 1, characterized by the fact that the primary engagement feature (30) is configured as a fitting (16) that provides a mechanical stop for the flow control body (18).

10. Method (40) for controlling the flow of a fluid (14) through a seal assembly as defined in any one of claims 1 to 9, characterized in that the method (40) comprises: engaging a control body (18) of a seal assembly with a sealing device (16) of the seal assembly to prevent the flow of fluid (14) through the seal assembly, the sealing device (16) including a primary engagement (30) configured to contact the flow control body (18) upon engagement of the sealing device (16) with the flow control body (18), having the primary engagement feature (30) a fluid-exposed front surface (14), the sealing device including a secondary engagement feature (32) disposed behind the primary engagement feature (30) relative to the exposed surface, the primary engagement feature (30 ) and the secondary engagement feature (32) form a cavity (34) between them, the sealing device (16) including a third engagement feature (32) disposed behind the secondary engagement feature (32), the third engagement feature (32) forms a second cavity (34) between the secondary engagement feature (32) and the third engagement feature (32) successively to the first cavity (34), the secondary engagement feature (32) forming a gap between the secondary engagement feature (32) and the flow control body (18) when the sealing device (16) is fully engaged with the flow control body (18); injecting a fluid (14) into a component and preventing the flow of the fluid (14) through the sealing assembly by the primary engagement feature, with the fluid (14) applying an external pressure to the primary engagement feature (30); and based on a leakage of the fluid (14) through the primary engagement feature (30) into the cavity (34), cause a reduction in the pressure of the fluid (14) in at least one of the first cavity (34) and the second cavity in relation to external pressure.

11. Method (40), according to claim 10, characterized by the fact that engaging the flow control body (18) with the sealing device includes placing the primary engagement feature (30) and the engagement feature secondary (32) in contact with the flow control body (18).

12. Method (40), according to claim 10, characterized by the fact that the first cavity (34) and the second cavity (34) have different volumes.

13. Method (40), according to claim 10, characterized by the fact that the gap has a thickness selected so that the secondary engagement feature (32) contacts the body (18) in response to deformation of the primary engagement feature (30).

14. Method (40), according to claim 12, characterized by the fact that the primary engagement feature (30) includes a liner configured to contact the flow control body (18) and upon engagement of the sealing device (16) with the flow control body, and the gap will have a thickness selected so that the secondary engagement feature (32) contacts the body (18) in response to the removal of the liner.